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2016 年度 実績報告書

切削力のリアルタイムシミュレーションとセンサレスモニタリングによる切削状態制御

研究課題

研究課題/領域番号 26289018
研究機関神戸大学

研究代表者

白瀬 敬一  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80171049)

研究分担者 佐藤 隆太  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60376861)
金子 順一  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (80375584)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード工作機械 / 自律加工 / 適応制御 / シミュレーション / モニタリング
研究実績の概要

研究代表者と研究分担者が得意とする以下の研究課題に取り組み,その研究成果を統合して数値制御工作機械による加工プロセス制御の実現を目指してきた。
(1) シミュレーションで逐次に予測される切削トルク応じて工具送り速度を修正する適応制御(加工プロセス制御)の成果を学術論文として発表した。切削力シミュレーションでは,対象をボールエンドミルのみならず,ブルノーズエンドミルにも拡張することができた。また,シミュレーションで推定される切削トルクと,主軸モータのトルク信号から検出できる切削トルクを定量的に比較して,加工状態や切削条件の変化に関わらず工具摩耗や工具欠損を検出することができる知的モニタリングにも成功した。さらに,素材形状と製品形状から加工順序を決定するフライス加工用工程設計の試作システムが完成し,3Dプリンタのような感覚で機械加工を行うことが可能な数値制御工作機械の実現に近づいた。
(2) 工作機械の主軸駆動系および送り駆動系の運動と切削プロセスとの連成シミュレーションを行うための方法を開発してその成果を学会で発表したほか,ボクセルモデルを活用して機械構造も加味した連成シミュレーション技術を開発し,その連成シミュレーション方法によりびびり振動をシミュレーションで表現することに成功した。
(3) 平成26年度および27年度に開発した仮想倣い加工における工具姿勢決定手法において,工具送り時の姿勢の連続性を確保しつつ,微小線分通過時においても実時間での姿勢を決定するための干渉回避、および姿勢選択アルゴリズムの高速化を行った。工作機械の軸構成を考慮し,姿勢決定機構の傾斜軸および回転軸のそれぞれについて優先的に回避に用いる軸を設定可能な新しいアルゴリズムを開発し,計算機上でその効果を検証した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 加工制約条件を考慮したエンドミル加工用工程設計支援システムの提案2017

    • 著者名/発表者名
      西田 勇,佐藤隆太,白瀬敬一
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: 30 ページ: 81-86

    • DOI

      ?

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of Tool Collision Avoidance Method Adapted to Uncut Workpiece Shape2017

    • 著者名/発表者名
      Kento WATANABE, Jun’ichi KANEKO, Kenichiro HORIO
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 11 ページ: 235-241

    • DOI

      ?

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 被削材のボクセルモデルを用いたエンドミルの切削力シミュレーションと切削力の予測結果に基づく適応制御2016

    • 著者名/発表者名
      長谷川輝人,佐藤隆太,白瀬敬一
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 82 ページ: 467-472

    • DOI

      ?

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] エンドミル加工における切削トルクの予測結果の定量比較に基づく加工異常検出2017

    • 著者名/発表者名
      立川宗治,西田 勇,佐藤隆太,白瀬敬一
    • 学会等名
      日本機械学会生産システム部門研究発表講演会2017
    • 発表場所
      さいたま
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-16
  • [学会発表] 被削物の削り残し形状を考慮可能な工具姿勢の高速計画手法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      渡邊健人,金子順一,堀尾健一郎
    • 学会等名
      2017年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-15
  • [学会発表] 被削材のボクセルモデルによるボールエンドミルの工具姿勢変化を考慮した5軸加工の切削力シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      西田 勇,奥村龍馬,佐藤隆太,白瀬敬一
    • 学会等名
      型技術ワークショップ2016 in なにわ
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-11-28 – 2016-11-29
  • [学会発表] エンドミル加工における工作機械駆動系の挙動と切削力の時間領域連成シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      野口 晋,西田 勇,佐藤隆太,白瀬敬一
    • 学会等名
      日本機械学会第11回生産加工・工作機械部門講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-23
  • [学会発表] 削り残し形状に対応した工具の干渉回避手法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊健人,金子順一,堀尾健一郎
    • 学会等名
      日本機械学会第11回生産加工・工作機械部門講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-23
  • [学会発表] 切削トルクの予測結果の比較に基づく加工異常検出システムの提案2016

    • 著者名/発表者名
      立川宗治,西田 勇,佐藤隆太,白瀬敬一
    • 学会等名
      2016年度砥粒加工学会学術講演会
    • 発表場所
      姫路
    • 年月日
      2016-08-31 – 2016-09-02
  • [学会発表] Proces Planning System of 5-axis Machining Center Considering Constraint Condition2016

    • 著者名/発表者名
      Isamu Nishida, Ryuta Sato, Keiichi Shirase
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Flexible Automation
    • 発表場所
      クリーブランド
    • 年月日
      2016-08-01 – 2016-08-03
    • 国際学会
  • [学会発表] 被削材のボクセル表現によるボールエンドミル加工の切削力推定2016

    • 著者名/発表者名
      奥村龍馬,西田 勇,白瀬敬一,佐藤隆太
    • 学会等名
      2016年度関西地方定期学術講演会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-07-12 – 2016-07-12
  • [備考] コンピュータ統合生産工学研究室

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-cimlab/new_index.html

  • [備考] 埼玉大学 機械工作研究室ホームページ

    • URL

      http://kousaku.mech.saitama-u.ac.jp/

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公開日: 2018-01-16  

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